Enseignement spécifique innovation technologique et éco-conception 1re STI2D
Cette séquence consiste en un projet pouvant être abordé en milieu de première.
Il s’articule autour de la thématique sociétale de la préservation et de la valorisation du patrimoine sous-marin et à partir d’un système existant, un robot sous-marin téléguidé (ROV : Remotely Operated Vehicle). Le projet requiert :
La première partie du projet s’inscrit dans le cadre d’une séance d’ETLV ; le projet se poursuit ensuite en enseignement spécifique ITEC. Les différentes étapes du projet sont les suivantes : analyser le besoin, concevoir, réaliser et valider.
Séance 0 : en ETLV, mise en place du thème sociétal et de la problématique (application du scénario pédagogique « Underwater archaeological investigation techniques »).
Séance 1 : réalisation d’une carte mentale permettant d’identifier les fonctions techniques indispensables d’un ROV (propulser, filmer, éclairer…) afin de réaliser un CDCF. Réalisation d’un schéma fonctionnel du système et de plusieurs modèles de structure.
Séance 2 : préparation d’un diaporama de synthèse.
Séance 3 : à partir d’éléments 3D des moteurs, réalisation d’une conception de la structure permettant de supporter les différents éléments de propulsion du système.
Séance 4 : prototype : assemblage des pièces fournies et vérification du fonctionnement par des essais.
Séance 5 : croquis du design d’une coque permettant de packager l’ensemble, conception du modèle numérique puis réalisation des pièces nécessaires sur une imprimante 3D (y compris les finitions).
Séance 6 : validation finale : finalisation du montage, vérification du fonctionnement par des essais et corrections si nécessaires.
Séance 7 : présentation orale.
Séance 1 : Rédaction d’un CDCF pour la conception d’un ROV : 3 h
Séance 2 : Préparation d’un diaporama de synthèse : 3 h
Séance 3 : Conception d’un ROV simple : 3 h
Séance 4 : Assemblage des pièces du ROV : 3 h
Séance 5 : Design de la coque du ROV : 3 h
Séance 6 : Montage final, derniers essais et préparation de l’exposé : 3 h
Séance 7 : Présentation orale des résultats des différents mini-projets : 3 h
3 h
Quelles sont les fonctions techniques que doit remplir un ROV pour répondre au besoin ?
Comment traduire cette analyse fonctionnelle dans un cahier des charges en vue de la conception d’un ROV simple ?
Les élèves travaillent en groupes sur l’analyse fonctionnelle d’un système existant à partir de vidéos où l’on voit des ROV en fonctionnement. Afin de pouvoir mener au mieux cette partie, l’enseignant va leur donner un fil conducteur. Les élèves vont mener entre eux un brainstorming afin de rédiger une carte mentale sur les différentes fonctions techniques indispensables d’un ROV. L’enseignant apportera une analyse critique au sein du groupe.
On peut également envisager de mettre en place une méthode de gestion de projet de type Scrum pendant toute la durée du projet. Cette méthode s'appuie sur le découpage d'un projet en incréments, nommés « sprint », ainsi que sur l'auto-organisation de l'équipe de développement. Scrum définit trois rôles : le propriétaire du produit (product owner), le ScrumMaster et le développeur. Il est à noter que le rôle du développeur couvre plusieurs métiers d'une organisation traditionnelle. Les fonctionnalités souhaitées sont collectées dans le backlog du produit et classées par priorité, à l'initiative du propriétaire du produit, le représentant des clients et les utilisateurs (un élève dans l'équipe).
Activité de groupes (quatre élèves concernés). Les élèves doivent mettre en avant une réflexion de groupe. L’enseignant oriente les recherches au sein du groupe si nécessaire.
3 h
Comment retranscrire les informations essentielles dans un diaporama en vue d’un exposé ?
Les élèves travaillent par équipes. Chaque élève s’occupe d’une partie du diaporama. Une mise en commun doit être effectuée en fin de séance.
Les élèves travaillent par équipes. Chaque élève s’occupe d’une partie du diaporama. Une mise en commun doit être effectuée en fin de séance.
PC reliés à Internet, équipés d’un logiciel de présentation.
3 h
Comment concevoir un ROV simple respectant les contraintes et les caractéristiques répertoriées au cours des premières séances ?
Les élèves travaillent en binôme sur des postes informatiques différents. Après avoir réalisé quelques croquis de solutions potentielles (avec l’aide de l’enseignant), les élèves doivent ensuite procéder à la modélisation d’une solution.
L’enseignant orientera les élèves de façon à obtenir une des deux solutions proches de celle des ROV à disposition.
Travail par binômes.
3 h
Comment réaliser le montage d’un système réel ?
Comment vérifier son fonctionnement et valider la solution ?
Le groupe d’élèves reçoit deux kits de construction d’un ROV ; il en réalise l’assemblage. Parallèlement, le groupe prépare les éléments nécessaires pour la réalisation des essais permettant de tester les deux solutions proposées. Le groupe procède aux essais sur les deux ROV fournis. Des adaptations peuvent alors être apportées si nécessaire.
Travail par groupes de quatre élèves.
3 h
Comment apporter une touche personnelle sur le design d’un produit tout en préservant ses fonctionnalités ?
Comment réaliser facilement un modèle réel d’une pièce de conception ?
Comment visualiser et tester son modèle de conception ?
Chaque élève du groupe propose une ou plusieurs solutions de design de coque (croquis) permettant de packager le ROV dont la conception a été faite au cours des séances précédentes. Les modèles pourront être proposés sous forme de planches graphiques.
Chaque élève réalise la modélisation volumique de la coque sur un modeleur volumique. Il génère ensuite un fichier STL puis utilise le logiciel de l’imprimante 3D pour lancer l’impression de la pièce.
L’enseignant est présent pour donner les consignes d’utilisation.
Activité individuelle : chaque élève du groupe réalise ses propres esquisses de design d’une coque puis finalise le travail par une conception numérique.
3 h
Problématique d’assemblage de pièces.
Comment retranscrire les informations essentielles dans un diaporama en vue d’un exposé ?
Les binômes vont assembler les coques issues de leur conception sur les pièces des kits puis ils réalisent à nouveau les essais prévus. Les élèves analysent le comportement et les performances de chaque modèle.
Travail par binômes pour le montage puis travail de groupe pour les essais.
Travail de groupes pour la finalisation du diaporama.
3 h
Comment optimiser une présentation orale sur un mini-projet ?
Les élèves présentent leurs travaux par équipe et réalisent des essais devant la classe entière.
Les élèves présentent leurs travaux par équipe et réalisent des essais devant la classe entière.